Устройство для измерения температуры Советский патент 1984 года по МПК G01K7/14 

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения температуры различных производственных процессов с высокой чувствитэльностьго, точностью и быстродействием. Известно устройство для измерения температурьз, содержащее частотный термопреобразователь, две схемы И, генератор опорной частоты, делитель частоты, сумматор и реверсивный счетчик импульсов, выход которого подключен к блоку цифровой индикации Г1 3. Недостатком данного устройства я ляется низкая точность измерения, обусловленная нестабильностью коэффициента передачи устройства. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для измерения температуры, содержащее термокомпенсационный преобразователь, измерительные выводы которого через компаратор и блок гальванического разделения под ключены к первым входам схем И, к вторым которых подключен выход генератора тактовой частоты, реверсив ный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого подключены к выходам первой и второй схем И соответственно, а выходы подключены к входам преобразователя код-ток, соединенного через дешифратор с бло ком цифровой индикации 12. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие при измерении температуры, обусловленное термической инерцией первичного преобразователя температуры. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства без сииженкя его чувствительности. Поставленная цель достигается те что в устройство для измерения температуры, содержащее термокомпенсационный преобразователь, измеритель ные выводы- которого через компаратор и блок гальванического разделения подключены к первым входам схем И, к вторым входам которых подключе выход генератора тактовой частоты, реверсивный счетчик суммирующий и . вычитающий входы которого подключены к выходам первой и второй схем И соответственно, а выходы подключены к входам преобразователя кодток, соединенного через дешифратор с блоком цифровой индикации, вв дены две схемы НЕ, три ключа и источник опорных напряжений положительной и отрицательной полярности, выходы которого через первый и второй ключи подключены к компенсационному входу термокомпенсационного преобразователя, соединенного через третий ключ с выходом преобразователя .код-ток, при этом выводы первой и второй схем И через схемы НЕ соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, а выход генератора тактовой частоты подключен к управляющему входу третьего ключа. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство для измерения температуры содержит термокомпенсационный преобразователь. 1, компаратор 2 с блоком гальванического разделения 3, две схемы И 4 и 5, генератор 6 тактовой частоты, реверсивный счетчик 7, преобразователь 8 код-ток, дешифратор 9, блок цифровой индикации 10, две схемы НЕ 11 и 12, три ключа 13,14 и IS и источник опорных напряжений 16 положительной и отрицательной полярностей. Устройство работает следующим образом. В основу работы устройства положен метод измерения температуры по компенсационной схеме с использованием тепловой обратной связи. С этой целью устройство содержит термокомпенсационный преобразователь 1, имеющий четыре вывода, два из которых являются измерительными (выводы А) и подключаются к входу устройства, а два других (выводы В) - компенсационными, на которые подается сигнал с выхода устройства. В качестве такого преобразователя может быть использован, например, крест , выполненный из двух термоэлектрических преобразователей, расположенных в одном корпусе, спаи которых соединены. При этом один термоэлектрический преобразователь выполняет роль чувствительного элемента, а другой - компенсационного, способного нагреваться или охлаждаться, в зависимости от полярности возбуждающих импульсов. Повышение температуры среды, в которой находится термокомпенсационный преобразователь 1, вызывает уменьшение тепловой мощности, рассеиваемой внутри преобразователя, и наоборот. Поэтому температура внутри преобразователя 1 в процессе его работы остается постоянной за счет замкнутой системы автоматического регулирования и тепловой обратной связи. При возникновении разности температур j5t° между температурой среды и температурой внутри преобразователя 1 на его измерительных выводах А появляется напряжение, пропорциональное Этой разности и поступающее на вход компаратора 2. В качестве компаратора может быть использован операционный усилитель с высоким коэффициентом усиления. При этом на выходе компараустановится напряжение логиО

1

или

в зависимости от знака напряжения на измерительных выводах А преобразователя 1, т.е. в зависимости от направления приращения указанной разности температур.

Выходной сигнал компаратора 2 через блок 3 гальванического разделения, представляющий собой, например, оптронную пару, поступает на первые входы элементов И 4 и 5.На вторые входы элементов И.подаются синхроимпульсы с генератора 6 тактовой частоты,

В момент поступления синхроимпульса- с генератора 6 содержимое реверсивного счетчика 7 увеличивается или уменьшается на единицу младшего разряда счетчика. Выходной сигнал счетчика 7 представляет собой двоичный код, который поступает одновременно на входы дешифратора 9 и преобразователя 8 код-ток.

Преобразователь 8 преобразует код в силу тока, который поступает на выводы В термокомпенсационного преобразователя 1 через ключ 13 лишь в те моменты времени, когда на управляющий вход ключа 13 подается разрешающий сиг.нал с выхода генератора б тактовой частоты. При этом обеспечивается компенсация рассеиваемой тепловой мощности в преобразователе 1..

При изменении температуры на единицу дискретности t° на единицу дискретности изменяется и ток, поступающий на компенсационные выводы преобразователя 1. Однако изменение температуры преобразователя 1 происходит при этом медленно, ввиду определенной тепловой инерции преобразователя, обусловленной его массой и конструктивными особенностями, что резко снижает быстродействие устройства. Поэтому для уменьшения времени изменения температуры преобразователя 1 в паузе между двумя управляющими импульсами, открывакндими ключ 13, на управляющие входы ключей 14 и 15 поступает сигнал управления, обеспечивающий поступление калиброванного импульса тока от источника 16 опорных напряжений, резко подогревающий (если измеряемая температура повысилась)

или охлаждающий (если измеряемая температура понизилась) чувствительный элемент термокомпенсационного преобразователя 1. При этом если измеряемая температура возрастает, то открывается ключ 14 импульсом с выхода схемы И 5, поступающим через схему НЕ 11, а если температура понижается - открывается ключ 15 импульсом с выхода схемы И 4, поступаквдим через схему НЕ 12.

Калиброванные импульсы тока, поступающие через ключи 14 и 15 на компенсационные выводы преобразователя 1, обеспечивают изменение температуры внутри преобразователя за время паузы между двумя импульсами тактовой частоты генератора б, чем и определяется быстродействие предлагаемого устройства.

Вывод результата измерения на

блок 10 цифровой индикации осуществляется при помощи дешифратора 9, преобразующего двоичный код в двоично-десятичный семисегментный код.

Технико-экономическая эффективность предложенного устройства обусловлена повышением быстродействия по сравнению с прототипе без йотари достигнутой точности измерения

температуры и снижения разр иающей способности устройства, что позволяет повысить производительность технологических процессов, связанных с контролем и регулированием быстроменяющихся температур.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВМПЕРАТУМ1, содержаш ее термокомпенсационный преобразователь, измерительные выводы которого через компаратор и блок гальванического разделения подклх чены к первьт входам схем И, к вторым входаш которых подключен выход генератора тактовой частоты, реверсивный счетчик, суммируюший и вычитакицнй входы которого подключены к выходам первой и второй схем И соответственно, а выходил подключены к входгш преобразователя код ток, соединенного через дешифратор с блоком цифровой индикации, отлича19щееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены две схемы НЕ, три ключа и источник опорных напряжений положительной и отрицательной полярности, выходы которого через первый и второй ключи подключены к компенсационному входу термокомпенсациониого преобразователя, соединенного через третий ключ с выходом преобразователя код-ток , при этсж выходы первой и второй схем И через схемы НЕ соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, а выход генератора тактовой частоты подключен к управляющему входу третьего ключа. 00 00 00